專(zhuān)利名稱(chēng)：熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能將地表熱量與地下熱量進(jìn)行相互傳遞轉(zhuǎn)換的裝置，具體是一種 熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
土壤源熱泵技術(shù)利用地球表面淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，它的使用 不受地域、資源等限制，是儲(chǔ)存于地表淺層近乎無(wú)限的可再生能源，也是清潔能源。由于土 壤全年溫度基本維持恒定，使得熱泵機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中穩(wěn)定性好；而且土壤溫度在夏季低 于空氣溫度、在冬季高于空氣溫度，可以分別為熱泵機(jī)組在夏冬季提供相對(duì)較低的冷凝溫 度和較高的蒸發(fā)溫度，根據(jù)熱力學(xué)原理，土壤源熱泵可以比空氣源熱泵有更高的制冷和制 熱效率。目前對(duì)于土壤源熱泵的利用主要是采用夏季從相對(duì)低溫土壤中提取冷量、冬季從 溫度相對(duì)較高的土壤中提取熱量供給用戶(hù)。
但傳統(tǒng)的土壤源熱泵技術(shù)主要有以下缺點(diǎn)土壤導(dǎo)熱系數(shù)較小，換熱量較小。已有 的經(jīng)驗(yàn)表明，其持續(xù)吸熱速率一般較小，所以當(dāng)供熱量或供冷量較大時(shí)，換熱管占地面積較 大，埋管的敷設(shè)無(wú)論是水平開(kāi)挖布置還是鉆孔垂直安裝，都會(huì)增加土建費(fèi)用，初期投資增加 較大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)中存在的熱量轉(zhuǎn)換小的缺點(diǎn)，提出一種熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝 置，它具有熱轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點(diǎn)，解決了上述技術(shù)中存在的不足之處。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下
熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置，它包括空調(diào)供水管路、空調(diào)出水管路、熱泵機(jī)組、水源進(jìn)水 管路、水源出水管路以及地埋管路，
熱泵機(jī)組包括冷凝器、蒸發(fā)器以及壓縮機(jī)，空調(diào)供水管路、空調(diào)出水管路與冷凝器 連接，水源進(jìn)水管路、水源出水管路與蒸發(fā)器連接，冷凝器、蒸發(fā)器與壓縮機(jī)連接；
地埋管路埋包括土壤蓄冷地埋管與蓄冷水池地埋管，土壤蓄冷地埋管在地表以下 且包括土壤蓄冷地埋管出水口以及土壤蓄冷地埋管進(jìn)水口，土壤蓄冷地埋管出水口與土壤 蓄冷地埋管進(jìn)水口之間并聯(lián)著若干導(dǎo)熱管，土壤蓄冷地埋管出水口與水源出水管路連接， 土壤蓄冷地埋管進(jìn)水口與水源進(jìn)水管路連接；蓄冷水池地埋管與水源出水管路以及水源進(jìn) 水管路連接；
空調(diào)供水管路與水源出水管路、空調(diào)出水管路與水源進(jìn)水管路之間均設(shè)有閥門(mén)轉(zhuǎn) 換機(jī)構(gòu)。
其中空調(diào)供水管路、空調(diào)出水管用于連接空調(diào)為空調(diào)提供熱量或者冷量，蒸發(fā)器、 冷凝器用于將空調(diào)供水管路、空調(diào)出水管中的熱量或冷量與水源進(jìn)水管路、水源出水管路 中的熱量或冷量進(jìn)行交換，水源進(jìn)水管路、水源出水管路用于將熱量或者冷量傳遞到地埋 管路中，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)器與冷凝器工作增強(qiáng)熱轉(zhuǎn)換效率，地埋管路中的土壤蓄冷地埋管路以及蓄冷水池地埋管路包括若干并列的導(dǎo)熱管，導(dǎo)熱管能更好的將熱量傳遞給地下土 壤，通過(guò)流通在各個(gè)部件中的冷凝媒介將外界的熱量或冷量與土壤中的冷量或者熱量進(jìn)行 交換，從而達(dá)到對(duì)外界的冬天供暖，夏天制冷，閥門(mén)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)用于將空調(diào)供水管路、空調(diào)出 水管路與冷凝器、蒸發(fā)器之間的連接進(jìn)行切換，同時(shí)將水源進(jìn)水管路、水源出水管路與冷凝 器、蒸發(fā)器之間的連接進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)夏天制冷、冬天供暖。
所述的土壤蓄冷地埋管出水口與水源出水管路之間設(shè)有集水器。集水器的作用是 在分支管路多的情況下，將地埋管路中多個(gè)分支的回流媒介進(jìn)行集合，這樣能更好更方便 的調(diào)節(jié)系統(tǒng)水力平衡，能更合理的分配水量，提高效率及利用率。
所述的土壤蓄冷地埋管進(jìn)水口與水源進(jìn)水管路之間設(shè)有分水器。分水器的作用是 在分支管路多的情況下，將水源進(jìn)水管路中的水分成多個(gè)支流進(jìn)入地埋管路或者土壤冷凝 地埋管路，將這樣能更好更方便的調(diào)節(jié)系統(tǒng)水力平衡，能更合理的分配水量，提高效率及利 用率。
所述的空調(diào)供水管路、空調(diào)出水管路、熱泵機(jī)組、水源進(jìn)水管路、水源出水管路以 及地埋管路中流通有冷凝媒介。通過(guò)該冷凝媒介將外界的熱量或冷量與土壤中的冷量或者 熱量進(jìn)行交換，從而達(dá)到對(duì)外界的冬天供暖，夏天制冷。
所述的冷凝媒介中含有防凍劑。防凍劑可以使冷凝媒介的凝固點(diǎn)降低，更有效地 在單位冷凝媒介下攜帶更多的冷量，達(dá)到更好的制冷、供暖效果。
所述的冷凝媒介為水。水取材方便快捷，且安全。
所述的防凍劑為乙二醇。價(jià)格低廉，有效，尤其是可以讓水的結(jié)冰點(diǎn)溫度降低更好 的實(shí)現(xiàn)冷量和熱量的交換。
所述的閥門(mén)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)蝶閥。
所述的蓄冷水池地埋管路中的導(dǎo)熱管均勻的設(shè)在地埋水池周?chē)?br> 通過(guò)蓄冷水池地埋管路中的導(dǎo)熱管將需要挖水池部位的周?chē)寥肋M(jìn)行冷凍后在 進(jìn)行挖掘，由于水池周?chē)寥酪呀?jīng)凍結(jié)，水池在開(kāi)挖時(shí)周?chē)鷳?yīng)力較小，便于支護(hù)，當(dāng)水池建 設(shè)完成蓄冷后，周?chē)牡芈窆苄罾溆钟欣趯?duì)水池進(jìn)行保溫，使得蓄冷效果相比傳統(tǒng)水池 蓄冷有較大提高。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)
1)夏季機(jī)組運(yùn)行效率較高。因?yàn)椴捎猛寥佬罾渑c水池蓄冷相結(jié)合的技術(shù)，相比單 一的普通土壤或水池蓄冷可以獲得更低的水源溫度，當(dāng)冷卻水通過(guò)地埋管與土壤換熱時(shí)， 冷卻水溫度降低值較大，根據(jù)熱泵運(yùn)行和熱力學(xué)原理，當(dāng)夏季制冷時(shí)，冷卻水溫度越低，熱 泵機(jī)組運(yùn)行效率越高；
2)減少地埋管數(shù)量和其占地面積。采用土壤蓄冷和水池蓄冷相結(jié)合的技術(shù)，單位 面積可以獲得更多的冷量，在相同的供冷量的條件下，可以最大限度的減少地埋管數(shù)量和 其占地面積，為前期的工程建設(shè)和投資節(jié)約成本；
3)熱泵主機(jī)供冷量進(jìn)一步加大。在相同的地埋管數(shù)量的條件下，由于使用土壤蓄 冷技術(shù)，土壤溫度低，可以從單位土壤中提取更多的冷量，使得熱泵主機(jī)總供冷量進(jìn)一步加 大。
4)水池造價(jià)低。由于采用地埋管和水池相結(jié)合的技術(shù)，水池在建造時(shí)周?chē)寥酪?為凍結(jié)而應(yīng)力減小，便于水池的支護(hù)和開(kāi)挖，水池造價(jià)相比傳統(tǒng)工藝較低。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1中蓄冷水池地埋管凍土挖水池后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置，它包括空調(diào)供水管路1、空調(diào)出水管路2、熱泵 機(jī)組3、水源進(jìn)水管路4、水源出水管路5以及地埋管路，
熱泵機(jī)組3包括冷凝器31、蒸發(fā)器32以及壓縮機(jī)33，空調(diào)供水管路1、空調(diào)出水管 路2與冷凝器31連接，水源進(jìn)水管路4、水源出水管路5與蒸發(fā)器32連接，冷凝器31、蒸發(fā) 器32與壓縮機(jī)33連接；
地埋管路埋包括土壤蓄冷地埋管6與蓄冷水池地埋管9，土壤蓄冷地埋管6在地表 以下且包括土壤蓄冷地埋管出水口 62以及土壤蓄冷地埋管進(jìn)水口 61，土壤蓄冷地埋管出 水口 62與土壤蓄冷地埋管進(jìn)水口 61之間并聯(lián)著若干導(dǎo)熱管63，土壤蓄冷地埋管出水口 62 與水源出水管路5連接，土壤蓄冷地埋管進(jìn)水口 61與水源進(jìn)水管路4連接；蓄冷水池地埋 管9與水源出水管路5以及水源進(jìn)水管路4連接；
其中空調(diào)供水管路1與水源出水管路5、空調(diào)出水管路2與水源進(jìn)水管路4之間均 設(shè)有閥門(mén)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
其中，土壤蓄冷地埋管出水口 62與水源出水管路5之間設(shè)有集水器7。
其中，土壤蓄冷地埋管進(jìn)水口 61與水源進(jìn)水管路4之間設(shè)有分水器8。
其中，空調(diào)供水管路1、空調(diào)出水管路2、熱泵機(jī)組3、水源進(jìn)水管路4、水源出水管 路5以及地埋管路中流通有冷凝媒介。
上述冷凝媒介中含有防凍劑。
上述冷凝媒介為水。
上述防凍劑為乙二醇。
上述閥門(mén)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)蝶閥。
上述蓄冷水池地埋管路中的導(dǎo)熱管均勻的設(shè)在地埋水池周?chē)?br> 其中空調(diào)供水管路1與水源出水管路5之間設(shè)有兩個(gè)閥門(mén)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，每個(gè)閥門(mén)轉(zhuǎn) 換機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)蝶閥，分別為Al、Bl和A2、B2，其中Al設(shè)在空調(diào)供水管路1中，A2設(shè)在水 源出水管路5中，Bi、B2連接在空調(diào)供水管路1與水源出水管路5之間，B2 一端連接在Al 遠(yuǎn)離熱泵機(jī)組3的一端的空調(diào)供水管路1上，B2另一端連接在A2接近熱泵機(jī)組3的一端 水源出水管路5上，Bl —端連接在Al接近熱泵機(jī)組3的一端空調(diào)供水管路1上，Bl另一端 連接在A2遠(yuǎn)離熱泵機(jī)組3的一端。
其中空調(diào)出水管路2與水源進(jìn)水管路4之間設(shè)有兩個(gè)閥門(mén)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，每個(gè)閥門(mén)轉(zhuǎn) 換機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)蝶閥，分別為A3、B3和A4、B4，其中A3設(shè)在空調(diào)出水管路2中，A4設(shè)在水 源進(jìn)水管路4中，B3、B4連接在空調(diào)出水管路2與水源進(jìn)水管路4之間，B4 一端連接在A3 遠(yuǎn)離熱泵機(jī)組3的一端的空調(diào)出水管路2上，B4另一端連接在A4接近熱泵機(jī)組3的一端 水源進(jìn)水管路4上，B3 —端連接在A3接近熱泵機(jī)組3的一端的空調(diào)出水管路2上，B3另一 端連接在A4遠(yuǎn)離熱泵機(jī)組3的一端的水源進(jìn)水管路4上。
夏天關(guān)閉閥門(mén)B1、B2、B3、B4，打開(kāi)閥門(mén)A1、A2、A3、A4，熱泵機(jī)組工作，通過(guò)冷凝器31、蒸發(fā)器32、壓縮機(jī)33的工作將地埋管路中的冷量通過(guò)水傳遞給空調(diào)使用，并將夏天空 氣中的熱量傳輸?shù)降乇硐逻M(jìn)行儲(chǔ)存。
冬天關(guān)閉閥門(mén)Al、A2、A3、A4開(kāi)啟閥門(mén)B 1、B2、B3、B4，熱泵機(jī)組工作將外界的冷量傳遞到地表下的土壤以及水池中，再將土壤與水池中儲(chǔ)存的夏天的熱量傳遞給空調(diào)作為 冬天取暖用。
如圖2，同時(shí)冬天的冷量傳遞到地下，通過(guò)散熱管91可以將地下土壤冷凍住，此時(shí) 為了進(jìn)一步增加蓄冷量，當(dāng)土壤經(jīng)過(guò)地埋管冷凍后對(duì)其進(jìn)行開(kāi)挖，構(gòu)建蓄冷水池10，由于水 池周?chē)寥酪呀?jīng)凍結(jié)，水池在開(kāi)挖時(shí)周?chē)鷳?yīng)力較小，便于支護(hù)。當(dāng)水池建設(shè)完成蓄冷后，周 圍的地埋管蓄冷又有利于對(duì)水池進(jìn)行保溫，使得蓄冷效果相比傳統(tǒng)水池蓄冷有較大提高。
在冬季供熱季節(jié)調(diào)整熱泵參數(shù)和熱泵蒸發(fā)器內(nèi)水體的加入防凍劑，使得水源熱泵 蒸發(fā)器端可以獲得更低的出水溫度，增大土壤與蒸發(fā)器出水溫差，通過(guò)循環(huán)至地埋管換熱 設(shè)備中與土壤進(jìn)行換熱，土壤相比傳統(tǒng)土壤源熱泵可以獲得更低的溫度。
權(quán)利要求
1.熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于它包括空調(diào)供水管路、空調(diào)出水管路、熱泵機(jī) 組、水源進(jìn)水管路、水源出水管路以及地埋管路，熱泵機(jī)組包括冷凝器、蒸發(fā)器以及壓縮機(jī)，空調(diào)供水管路、空調(diào)出水管路與冷凝器連 接，水源進(jìn)水管路、水源出水管路與蒸發(fā)器連接，冷凝器、蒸發(fā)器與壓縮機(jī)連接；地埋管路埋包括土壤蓄冷地埋管與蓄冷水池地埋管，土壤蓄冷地埋管在地表以下且包 括土壤蓄冷地埋管出水口以及土壤蓄冷地埋管進(jìn)水口，土壤蓄冷地埋管出水口與土壤蓄冷 地埋管進(jìn)水口之間并聯(lián)著若干導(dǎo)熱管，土壤蓄冷地埋管出水口與水源出水管路連接，土壤 蓄冷地埋管進(jìn)水口與水源進(jìn)水管路連接；蓄冷水池地埋管與水源出水管路以及水源進(jìn)水管 路連接；空調(diào)供水管路與水源出水管路、空調(diào)出水管路與水源進(jìn)水管路之間均設(shè)有閥門(mén)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的土壤蓄冷地埋管 出水口與水源出水管路之間設(shè)有集水器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的土壤蓄冷地埋管 進(jìn)水口與水源進(jìn)水管路之間設(shè)有分水器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的空調(diào)供水管路、空 調(diào)出水管路、熱泵機(jī)組、水源進(jìn)水管路、水源出水管路以及地埋管路中流通有冷凝媒介。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的冷凝媒介中含有 防凍劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的冷凝媒介為水。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的防凍劑為乙二醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的閥門(mén)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包 括兩個(gè)蝶閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的蓄冷水池地埋管 路中的導(dǎo)熱管均勻的設(shè)在地埋水池周?chē)?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種能將地表熱量與地下熱量進(jìn)行相互傳遞轉(zhuǎn)換的裝置，具體是一種熱泵土壤熱轉(zhuǎn)換裝置。它包括空調(diào)供水管路、空調(diào)出水管路、熱泵機(jī)組、水源進(jìn)水管路、水源出水管路以及地埋管路，熱泵機(jī)組包括冷凝器、蒸發(fā)器以及壓縮機(jī)，地埋管路埋在地表以下且包括地埋管出水口以及地埋管進(jìn)水口，地埋管出水口與地埋管進(jìn)水口之間并聯(lián)著若干導(dǎo)熱管，地埋管出水口與水源出水管路連接，地埋管進(jìn)水口與水源進(jìn)水管路連接；空調(diào)供水管路與水源出水管路、空調(diào)出水管路與水源進(jìn)水管路之間均設(shè)有閥門(mén)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于提高了土壤的儲(chǔ)存冷量與熱量的效率以及外界的制冷、供暖的效果。
文檔編號(hào)F25B30/06GK102032716SQ20101057081
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者張波, 李金店, 楊家華 申請(qǐng)人:江蘇河海新能源有限公司